- •Государственное образовательное учреждение
- •Введение
- •Лабораторная работа 1 Измерение электрического напряжения
- •Измерение электрических величин с помощью электронного осциллографа
- •Краткая теория
- •Описание установки
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 3 измерение емкости конденсаторов методом баллистического гальванометра
- •Краткая теория
- •Описание лабораторной установки
- •Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа 4 Исследование электростатического поля
- •Лабораторная работа 5 Исследование неразветвленной электрической цепи
- •Лабораторная работа 6 Измерение электродвижущей силы источника тока методом компенсации
- •Лабораторная работа 7 Изучение трехэлектродной лампы
- •Лабораторная работа 8 Определение горизонтальной составляющей магнитного поля Земли
- •Лабораторная работа 9 Определение удельного заряда электрона методом магнетрона
Лабораторная работа 6 Измерение электродвижущей силы источника тока методом компенсации
Цель: |
|
изучить компенсационный метод измерения ЭДС источника тока. |
|
Оборудование: два источника постоянного тока, два реостата, вольтметр, гальванометр. |
Источники тока служат для поддержания электрического тока в цепи. Их основной характеристикой является электродвижущая сила. Электродвижущая сила (ЭДС) источника тока (В) численно равна работе, совершаемой сторонними силами (силами неэлектрического происхождения) по перемещению заряда +1 Кл по электрической цепи.
Э
K1
U = – I r,
где U — напряжение на полюсах источника тока; I — сила тока в цепи; r — внутреннее сопротивление источника тока.
Из этого выражения видно, что измеренное вольтметром напряжение меньше реального значения ЭДС. Если сопротивление вольтметра велико, то падение напряжения внутри источника тока мало, и тогда измеренное напряжение близко к значению ЭДС. Напряжение будет точно совпадать со значением ЭДС только в случае, когда сила тока в электрической цепи равна нулю. Это условие положено в основу измерения ЭДС методом компенсации.
При измерении ЭДС данным методом два источника тока подсоединяются друг к другу одноименными полюсами (рис. 1). При этом токи первого и второго источников направлены навстречу друг другу. При равенстве токов стрелка гальванометра не будет отклоняться.
|
| |
|
Рис. 1 |
|
В лабораторной установке (рис. 2) измеряется ЭДС источника тока, внутреннее сопротивление которого, искусственно увеличено добавочным сопротивлением r. К нему подключен другой источник тока, напряжение на выходе которого регулируется потенциометром R. При равенстве нулю тока, проходящего через гальванометр G, вольтметр V показывает напряжение, равное значению ЭДС.
|
|
|
|
Рис. 2 |
|
Порядок выполнения работы
Задание 1. Измерение ЭДС вольтметром
Получить допуск у преподавателя.
Подключить вольтметр V к источнику тока. Перевести ключ K1 в положение 2. Ключ K2 разомкнуть.
Определить значение ЭДС при r R. Для этого, перемещая движок реостата r, установить минимальное внутреннее сопротивление источника тока. Показание вольтметра при этом будет максимальным. Записать значение ЭДС в таблицу.
Определить значение ЭДС источника тока при r R. Для этого, перемещая движок реостата r, установить максимальное значение внутреннего сопротивления источника тока. Записать значение ЭДС в таблицу.
ЭДС источника тока, В | |||
Измерение вольтметром |
Измерение методом компенсации | ||
r R |
r R |
r R |
r R |
|
|
|
|
Представить результаты измерений в виде: = ; = …% (см. введение).
= ; =
Задание 2. Измерение ЭДС методом компенсации
Установить движок реостата R в среднее положение. Замкнуть ключ K2. Перевести ключ K1 в положение 1.
Перемещая движок реостата R, добиться нулевого показания гальванометра G. Занести показания вольтметра в таблицу.
Установить минимальное значение сопротивления r. Занести показания вольтметра в таблицу.
Рассчитать абсолютную и относительную погрешности измерения ЭДС (см. введение).
Представить результаты измерений в виде: = ; = …%
= ; =
Сравните результаты измерений ЭДС вольтметром и методом компенсации. Объясните их различие.
Контрольные вопросы
Дайте определение ЭДС источника тока. Единицы измерения в СИ.
Сформулируйте закон Ома для полной цепи.
В чем заключается метод измерения ЭДС вольтметром?
В чем заключается компенсационный метод измерения ЭДС?
Почему измерения ЭДС методом компенсации является более точным, чем при подключении вольтметра?